הרכבה של אופטיקה נפחית וסיבים (דוגמים פוטוניים) fab_bulk
מעבדים פוטוניים המורכבים מחלקים בדידים — מקורות סחיטה ואינטרפרומטרים במרחב חופשי, לולאות השהיה בסיב, מאפננים מצומדים לסיב וגלאי פוטון בודד קריוגניים — המיושרים והננעלים ידנית ובמערכות סרוו, ולא מיוצרים בתבנית ליתוגרפית על פרוסה.
הרכבה של אופטיקה נפחית וסיבים (דוגמים פוטוניים)
אופטיקה שולחנית ולולאות סיב המורכבות ביד — Jiuzhang, Borealis, PT-2 — בניגוד למפעל ייצור למעגלים פוטוניים משולבים; כך נבנה כל דוגם שמעבר ליכולת הקלאסית, וכך לא תיבנה אף אחת מהמכונות הפוטוניות הסובלניות לתקלות.
תקציר ←מקורות מרכזיים
מרחב התכן — תכונות
- (a) זיקת הנושא
- פוטון (חלקיק טבעי, אופנים מהונדסים)
- (b) זמן · שזירה
- —
- (c) קריאה
- —
- (d) ניידות
- —
- (e) בקרה
- —
- (f) מבנה השגיאה
- אובדן (מחיקה)
- (g) ייצור
- הרכבה אופטית / מכנית
מרחב ההערכה — תכונות מתוארכות
אין תכונות מתוארכות
סחיפת היישור וההפסד לכל רכיב קובעים את אורך הריצה; אין מסלול לייצור בנפח גבוה.
שחקנים ויעדים — ביאורים
קשתות
בשימוש: 7 מכונות (7 ראשית · 0 חלופית)
- פוטוניקה 7
- PT-1 ORCA Computing מאמר דף מוצר ▦ 'Rack-mounted, room temperature and built with optical fibre components' ✅
- PT-2 ORCA Computing דף מוצר עיתונות ◌ 🔎
- Jiuzhang (1.0) USTC (Pan Jianwei group) עיתונות ◌ 🔎
- Jiuzhang 2.0 USTC (Pan Jianwei group) מאמר עיתונות ◌ 🔎
- Jiuzhang 3.0 USTC (Pan Jianwei group) מאמר עיתונות ◌ 🔎
- Jiuzhang 4.0 USTC (Pan Jianwei group) מאמר עיתונות ▣ Extended Data Fig. 1 (free-space unbalanced MZI, PZT-mounted mirror); Extended Data Fig. 3 ✅
- Borealis Xanadu מאמר קישור ▤ Methods: Pulsed squeezed-light source; Optical circuit ✅
תמונות
כל תמונה מלווה בתיאור של מה שהיא מראה ובשורת הקרדיט שלה.



הרכבה של אופטיקה נפחית וסיבים (דוגמים פוטוניים)
מעבדים פוטוניים המורכבים מחלקים בדידים — מקורות סחיטה ואינטרפרומטרים במרחב חופשי, לולאות השהיה בסיב, מאפננים מצומדים לסיב וגלאי פוטון בודד קריוגניים — המיושרים והננעלים ידנית ובמערכות סרוו, ולא מיוצרים בתבנית ליתוגרפית על פרוסה.
Verdict. הדרך בעלת האובדן הנמוך ביותר לקנות השהיה וסחיטה, והדרך שבה נבנה כל דוגם פוטוני שמעבר ליכולת הקלאסית, מ-Jiuzhang 1.0 (2020) ועד Jiuzhang 4.0 (2026); נכון ל-2026-09-26 אף תכנון פוטוני סובלני לתקלות שפורסם אינו מרכיב כך את המעבד שלו, ורק השהיות וקישורים בסיב עוברים אל מכונות השבב.
OPO = מתנד פרמטרי אופטי; (PP)KTP = אשלגן טיטניל פוספט (בקיטוב מחזורי); EOM = מאפנן אלקטרו-אופטי; MZI = אינטרפרומטר מאך–צנדר; SNSPD = גלאי פוטון בודד מננו-תיל מוליך-על; TES = חיישן קצה-מעבר; PIC = מעגל פוטוני משולב; ECCN = מספר סיווג לפיקוח על יצוא בארה״ב (Export Control Classification Number); USTC = University of Science and Technology of China; G1–G7 = מחלקות היעדים של הדוח (G1: סימולציה אנלוגית ו-NISQ).
זהות ומוצא
גבישים במהודים במרחב חופשי סוחטים את האור, מפצלי אלומה או מצמדי סיבים גורמים לו להתאבך, סלילי סיב משהים אותו, וגלאים קריוגניים מצומדים לסיב סופרים אותו. Jiuzhang 1.0 הזינה 50 מצבים סחוטים לאינטרפרומטר של 100 אופנים "בעל אובדן נמוך במיוחד", וכל המערך היה נעול בפאזה D[460]; Borealis העבירה את ההתאבכות אל ממד הזמן, עם לולאות סיב של 1, 6 ו-36 משבצות זמן בשעון של 6 MHz D[270]; Jiuzhang 4.0 מחברת שלושה אינטרפרומטרים של 16 אופנים דרך שני מערכים של 16 קווי השהיה בסיב D[175]. ORCA מוכרת מסדים של "רכיבי סיב אופטי בדרגת טלקום" הפועלים בטמפרטורת החדר C[464]. תכונות: זיקה לנושא 0.25 (מארחת אופנים, לא קיוביטים); אין לה זמן אופייני, קריאה, ניידות או סוג בקרה משלה; שגיאת אובדן; ייצור אופטי.
פיזיקה וגבולות
הסיב כמעט חינמי לכל מטר: ≤0.18 dB/km ב-1550 nm, מקדם שבירה קבוצתי 1.4682 G[816]. לכן לולאת 36 משבצות הזמן של Borealis (6.0 µs, ≈1.2 km) עולה בזכוכית ≈0.22 dB, וההשהיה הארוכה ביותר של Jiuzhang 4.0 (12 µs, ≈2.4 km) — ≈0.44 dB S[175], [270]; ניטריד צורן ממפעל ייצור, ב-0.5–1.8 dB/m, היה גובה ~600–2,200 dB על 1.2 km S[169]. ההשהיה נשארת בסיב; האובדן יושב במעברים ובחלקים הפעילים. האובדן גם מגביל את הסחיטה: בעבירות η, שונות הקוודרטורה הנמדדת η·e^(−2r) + (1 − η) אינה יכולה לרדת מתחת ל-1 − η — תקרה של 16.0 dB ב-η = 0.975, הנצילות שמאחורי שיא ה-15 dB ממהוד PPKTP במרחב חופשי D[344], אך רק 1.7 dB בעבירות ה-~33% של Borealis S[270]. הפאזה היא הגבול השני: רעש הפאזה השיורי בלולאות של Borealis גדל עם האורך — 0.02, 0.03 ו-0.15 rad ללולאות 0–2 D[270]. להרכבה אין יתרון לגודל — כל רכיב מוצב, מצומד וננעל בנפרד — ואילו Xanadu מעריכה שסבילות לתקלות תדרוש הפחתה של 20–30×, בדציבלים, באובדן ההחדרה של כל רכיב S[173].
מצב ההנדסה העדכני
טבלה
| שנה | נתון | מי | תג+מפתח |
|---|---|---|---|
| 2016-09-06 | נצפתה סחיטה של 15 dB; מהוד PPKTP חצי-מונוליתי של 9.3 mm; נצילות גילוי כוללת 0.975 | Vahlbruch et al., AEI Hannover | D[344] |
| 2020-11-23 | SNSPD מצומד לסיב, נצילות גילוי מערכתית 98.0 ± 0.5% ב-1550 nm | NIST | D[618] |
| 2020-12-18 | 50 מצבים סחוטים, 100 אופנים, 100 גלאים, המערך נעול בפאזה | USTC, Jiuzhang 1.0 | D[460] |
| 2022-06-01 | 216 אופנים משלוש לולאות סיב; 16 TES ב-95%; עבירות נטו ~33%; 10 kHz | Xanadu, Borealis | D[270] |
| 2025-01-22 | מכונת שבבים המקושרת במודולים מיוצבים של השהיה בסיב; אובדן ~14 dB | Xanadu, Aurora | D[173] |
| 2026-05-13 | 8,176 אופנים; מקור 92%, מערכת 51%, 16 SNSPD ב-93%; הפאזה נשמרת בדיוק של ~λ/200 | USTC, Jiuzhang 4.0 | D[175] |
כשהמקור (92%) והגלאים (93%) של Jiuzhang 4.0 כמעט מושלמים, ה-~40% (≈2.2 dB) שאובדים ביניהם יושבים במסננים, ברשתות, בהשהיות ובצימודים S[175]; שלב המסננים שלה, בן שלושה MZI לא מאוזנים, מעביר 99.8% D[175]. Borealis מאבדת ~20% בערימת המסננים שלה ו-~15% במפריד הריבוב שלה D[270]. האיבר השולט: מעברים ומיתוג, לא התפשטות.
ייצור, חומרים ושרשרת האספקה
מקור הסחיטה של Borealis הוא גביש KTP של 10 mm בתוך OPO הנשאב ב-775 nm; מפצלי האלומה בלולאות שלה הם EOM בהתאמה אישית של QUBIG GmbH; גלאי ה-TES שלה מגיעים ל-95%, ו-Lita, Gerrits ו-Nam מ-NIST Boulder נמנים עם המחברים D[270]. אספקת ה-SNSPD נמצאת בידי קומץ חברות: Single Quantum (הולנד) דיווחה ביולי 2026 על מערכת ה-SNSPD ה-400 שלה P[621]; Photon Spot (ארה״ב) מציינת "נצילות קוונטית של >90% סביב 1550nm" C[630]; ID Quantique עברה לידי IonQ, יצרנית מחשבים, באמצעות גרעין שליטה C[633]. דף ה-PT-2 של ORCA נוקב בשיתוף פעולה במימון Eurostars עם Pixel Photonics (גלאים), Sparrow Quantum ו-Niels Bohr Institute (מקורות) C[465]. התקנה האמריקאית מ-2024-09-06 מגדירה מחשבים קוונטיים בסיווג 4A906 לפי ≥34 קיוביטים פיזיים ושגיאת C-NOT, ואינה נוקבת באף גלאי פוטון בודד, מקור סחיטה או פריט פוטוני G[301]; דוגם, שאין לו אף אחד מהשניים, אינו מכוסה בבירור S[301].
בקרה, קריאה ועומס הקלט-פלט
העומס הוא עומס של סרוו, לא של שערים. Borealis נועלת כל לולאה בעזרת לייזר המתפשט בכיוון הנגדי, רכיבי פיאזו וגילוי סינכרוני (lock-in), ונועלת מחדש במשך 35 µs מכל 100 µs — ומכאן 10 kHz D[270]; Jiuzhang 4.0 קובעת את פאזות ההשהיות במותחי פיאזו מהירים, ואת הרשתות שלה — תרמית D[175]. העומס האלקטרו-אופטי (ct_eo) קטן: שלושה מפצלי אלומה בלולאות המונעים ב-EOM, ומפלג של 1 ל-16 העשוי מ-15 EOM, עם יחס הכחדה מעל 200:1 D[270]. הריבוב בזמן הוא מנוף ההגדלה היחיד: 16 גלאים קוראים 216 או 8,176 אופנים, וזמן ההתאוששות של ה-SNSPD ב-Jiuzhang 4.0, 43 ns, קובע את תא הזמן שלה, 50 ns D[175], [270]. רק הגלאים קריוגניים.
תפקיד במחסנית
משבצת הייצור של ארכיטקטורת דוגם הבוזונים (ph_sampler, יעד G1), שבה היא חולקת מקום עם fab_pic. היא דורשת את ct_eo — מאפננים מצומדים לסיב ולולאות השהיה; היא אינה מספקת אף קשת; היא אינה מחליפה דבר, ואילו fab_pic מחליפה אותה (מפעל ייצור פוטוני מול הרכבה מאופטיקה נפחית). ההחלפה חלקית: Aurora העבירה את הסחיטה ואת ההתאבכות אל שבבים, אך מקשרת ביניהם במודולי השהיה בסיב D[173]. כך נסגר הפער G-bulkoptics — דוגמי השיא לא נבנו במפעל ייצור ל-PIC של 300 mm, וגם לא באופטיקת היונים והאטומים של fab_optics; האטלס הוסיף את הטכנולוגיה הזו במקום להרחיב את fab_optics אל ph_cv ו-ph_fusion, שהמעבדים שלהן מיוצרים בליתוגרפיה D[169], [173]. מכונות המרשם הנושאות אותה (7, מהן ראשיות — 7): Borealis (Xanadu, בהפעלה, 2022-06), Jiuzhang 1.0, 2.0 ו-3.0 (USTC, הודגמו ב-2020–2023, הוצאו משימוש), Jiuzhang 4.0 (USTC, הודגם, 2026-05-13), PT-1 (ORCA, בהפעלה, 2023) ו-PT-2 (ORCA, בהפעלה, 2024–2026).
ראיות — כיצד נמדדו המספרים
תאים המסומנים ✅: 3. שניים נשענים על מאמרי ארכיטקטורה: פרק ה-Methods של Borealis (קווי השהיה בסיב, מפצלי אלומה מבוססי EOM, צימוד לסיב מעל 97%) D[270], ו-Extended Data Fig. 1 של Jiuzhang 4.0 (MZI לא מאוזן במרחב חופשי, על מראה המותקנת על PZT) — המאמר שלה מאשר בטקסט לולאות השהיה בסיב, אך אומר רק שהאינטרפרומטרים של 16 אופנים "כוללים יכולת כוונון תרמי" D[175]; התא של PT-1 נשען על דף המוצר של ORCA: "מותקנת במסד, פועלת בטמפרטורת החדר ובנויה מרכיבי סיב אופטי" Cfact. PT-2 נשארת 🔎: הדף שלה אינו מציג ארכיטקטורה C[465], והקביעה שמדובר בסיב נשענת על דף הטכנולוגיה של ORCA C[464]. גם Jiuzhang 1.0–3.0 נשארות 🔎: התאים שלהן הוסקו מן השושלת, ולא נקראו מתוך איור. נכון ל-2026-09-26 אף דוגם לא פרסם שיעור תקינות של הרכבה, התפלגות אובדן לרכיב או מרווח בין יישורים חוזרים.
ה-99.8% של Jiuzhang 4.0 עשוי להתייחס ל-MZI סינון יחיד או למפל כולו; גרסה v3 ב-arXiv אינה מציינת. שום סעיף בכלל האמריקאי מ-2024-09-06 אינו נוקב ב-SNSPD, ב-TES או במקורות סחיטה. לא פורסם: ההעברה ללולאה של Borealis — הטקסט שלה ב-Nature נותן רק ~33% נטו, ~20% לערמת המסננים, ~15% למפריד וצימוד לסיב מעל 97% — ולכן אין נתון ב-dB ללולאה; יצרן ה-SNSPD של Jiuzhang 4.0; והשלמת רכישת GXC על ידי ORCA, או מוצר PT כלשהו המבוסס על טכנולוגיית GXC.
שחקנים וכלכלה
מי.
| ארגון | תפקיד | מדינה | מה בדיוק הם עושים בטכנולוגיה זו | ראיות |
|---|---|---|---|---|
| USTC | מפתח | סין | Jiuzhang: מסננים במרחב חופשי, מערכי השהיה בסיב, קריאה ב-SNSPD | D[175] |
| Xanadu | מפתח | קנדה | לולאות הסיב של Borealis; מודולי השהיה בסיב שנשמרו ב-Aurora | D[173], [270] |
| ORCA Computing | מפתח | בריטניה | מסדי PT מרכיבי סיב של טלקום; רכשה את חטיבת הפוטוניקה המשולבת של GXC | C[464]P[817] |
| NIST Boulder | מחקר | ארה״ב | ה-TES של Borealis; SNSPD של 98% | D[270], [618] |
| QUBIG GmbH | ספק | גרמניה | EOM בהתאמה אישית בלולאות של Borealis | D[270] |
| Single Quantum; Photon Spot; ID Quantique | ספקים | הולנד; ארה״ב; שווייץ | מערכות SNSPD | P[621]C[630]C[633] |
כספים.
- 2024-01-30 · ORCA Computing · רכישת חטיבת הפוטוניקה המשולבת של GXC, Austin, Texas · לא פורסם · הוכרז P[817]
- 2025-05-06 · IonQ · גרעין שליטה ב-ID Quantique · לא פורסם בהודעה · נסגר C[633]
שוק ושרשרת אספקה. מבין 7 המכונות במרשם הנושאות אותה, רק PT-1 ו-PT-2 של ORCA נמכרות כמערכות; USTC היא מוסד אקדמי, אף שבין השיוכים של Jiuzhang 4.0 מופיעה Jiuzhang Quantum Technology Co. Ltd. D[175]; Borealis הוצעה דרך הענן ולא נמכרה, והמרשם מציג אותה כבהפעלה, ורק בשדה מפת הדרכים שלה מצוין שהוחלפה ב-Aurora. תשומות נדירות: גלאים המבחינים במספר הפוטונים, מקורות סחיטה בעלי אובדן נמוך. רק G1 משלם עליה.
קניין רוחני ותקנים. נכון ל-2026-09-26 לא נמצאו ספירת פטנטים או תקן הייחודיים להרכבה.
מפות דרכים ועמידה בהבטחות. USTC עברה מ-100 ל-8,176 אופנים ב-2020–2026 באמצעות ריבוב, לא בהוספת חלקים D[175], [460]; Xanadu נטשה את ההרכבה בתוך שלוש שנים מ-Borealis, אך שמרה על הסיב D[173]; ORCA הציגה את GXC כצעד לקראת "מחשוב קוונטי ניתן להגדלה וסובלני לתקלות" P[817], ונכון ל-2026-09-26 לא פורסם מוצר PT המבוסס עליה.
פרשנות אסטרטגית. ההרכבה מנצחת כשמדד הטיב הוא העבירות של מכונה אחת ביום הניסוי; סבילות לתקלות דורשת שהאובדן הזה ישוחזר ברמה סטטיסטית, ורק הליתוגרפיה מציעה זאת — ולכן ארכיטקטורת הדוגם מסתיימת כאן, בעוד ארכיטקטורות ה-CV וההיתוך עברו ל-PIC. הערך המתמשך נמצא אצל ספקי השהיות הסיב, מקורות הסחיטה והגלאים, שמכונות השבב עדיין קונות.
תחזית ושאלות פתוחות
לאשר אם עד 2027-12-31 דוגם שנבנה בהרכבה יעלה על הנצילות מקצה לקצה של Jiuzhang 4.0, 51%, עם ≥8,000 אופנים, או ש-ORCA תפרסם את מספר הלולאות ואת האובדן של PT; להוריד בדרגה אם ה-Jiuzhang הבאה או PT-3 תעביר את האינטרפרומטרים שלה אל שבב, כך שלטכנולוגיה יישארו רק השהיות וגלאים. שאלות פתוחות. (1) מהי העבירות להקפה מלאה של כל לולאה ב-Borealis? (2) האם האינטרפרומטרים של 16 אופנים ב-Jiuzhang 4.0 הם אופטיקה נפחית, סיב או מעגל משולב? (3) באיזו תדירות יש ליישר מחדש דוגם לולאות, ובאיזה מחיר בזמינות? (4) האם השהיה על השבב יכולה להתקרב ל-~0.2 dB/km של הסיב, או שכל מחשב פוטוני ישמור על סלילי סיב? (5) האם רשומת פיקוח על יצוא כלשהי, מעבר לסיווגי ה-ECCN הקוונטיים האמריקאיים מ-2024, תופסת מערכות SNSPD או TES?
מקורות
- [169] K. Alexander et al., “A manufacturable platform for photonic quantum computing,” Nature, vol. 641, no. 8064, pp. 876–883, Feb. 2025, doi: 10.1038/s41586-025-08820-7. [D]
- [173] H. A. Rad et al., “Scaling and networking a modular photonic quantum computer,” Nature, vol. 638, no. 8052, pp. 912–919, Jan. 2025, doi: 10.1038/s41586-024-08406-9. [D]
- [175] H.-L. Liu et al., “Gaussian boson sampling with 1,024 squeezed states in 8,176 modes,” Nature, vol. 653, no. 8115, pp. 687–692, May 2026, doi: 10.1038/s41586-026-10523-6. arXiv:2508.09092. [D]
- [270] L. S. Madsen et al., “Quantum computational advantage with a programmable photonic processor,” Nature, vol. 606, no. 7912, pp. 75–81, Jun. 2022, doi: 10.1038/s41586-022-04725-x. [D]
- [301] US Department of Commerce, Bureau of Industry and Security, “Commerce Control List Additions and Revisions; Implementation of Controls on Advanced Technologies Consistent With Controls Implemented by International Partners,” Federal Register, vol. 89, p. 72926, Sep. 6, 2024. [Online]. Available: https://www.federalregister.gov/
documents/ [G]2024/ 09/ 06/ 2024-19633/ commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies - [344] H. Vahlbruch, M. Mehmet, K. Danzmann, and R. Schnabel, “Detection of 15 dB Squeezed States of Light and their Application for the Absolute Calibration of Photoelectric Quantum Efficiency,” Phys. Rev. Lett., vol. 117, no. 11, Art. no. 110801, Sep. 2016, doi: 10.1103/PhysRevLett.117.110801. [D]
- [460] H.-S. Zhong et al., “Quantum computational advantage using photons,” Science, vol. 370, no. 6523, pp. 1460–1463, Dec. 2020, doi: 10.1126/science.abe8770. arXiv:2012.01625. [D]
- [464] ORCA Computing, “Technology — ORCA Computing.” [Online]. Available: https://orcacomputing.com/
technology/ [C] - [465] ORCA Computing, “ORCA PT-2 — ORCA Computing.” [Online]. Available: https://orcacomputing.com/
orca-pt-2/ [C] - [618] D. V. Reddy, R. R. Nerem, S. W. Nam, R. P. Mirin, and V. B. Verma, “Superconducting nanowire single-photon detectors with 98% system detection efficiency at 1550 nm,” Optica, vol. 7, no. 12, p. 1649, Dec. 2020, doi: 10.1364/OPTICA.400751. [D]
- [621] TipRanks, “Single Quantum Hits 400-System Milestone as It Deepens European Quantum Partnerships,” Jul. 4, 2026. [Online]. Available: https://www.tipranks.com/
news/ [P]private-companies/ single-quantum-hits-400-system-milestone-as-it-deepens-european-quantum-partnerships - [630] Photon Spot, “Photon Spot — Cryogenic & Quantum Detection Systems.” [Online]. Available: https://www.photonspot.com/ [C]
- [633] IonQ, “IonQ Completes Acquisition of ID Quantique, Cementing Leadership in Quantum Networking and Secure Communications,” May 6, 2025. [Online]. Available: https://investors.ionq.com/
news/ [C]news-details/ 2025/ IonQ-Completes-Acquisition-of-ID-Quantique-Cementing-Leadership-in-Quantum-Networking-and-Secure-Communications/ default.aspx - [816] Corning Incorporated, “Corning® SMF-28® Ultra Optical Fiber — Product Information (PI-1424-AEN),” Jul. 2025. [Online]. Available: https://www.corning.com/
media/ [G]worldwide/ coc/ documents/ Fiber/ product-information-sheets/ PI-1424-AEN.pdf - [817] Tech.eu, “ORCA Computing acquires GXC's integrated photonics division,” Jan. 30, 2024. [Online]. Available: https://tech.eu/
2024/ [P]01/ 30/ orca-computing-acquires-gxcs-integrated-photonics-division/